高中物理 第三章 研究物体间的相互作用 第二节 研究摩擦力课件 粤教版必修1.ppt

第二节研究摩擦力 第三章研究物体间的相互作用 学习目标 1 理解静摩擦力和滑动摩擦力的产生条件 2 会判断摩擦力的方向及计算摩擦力的大小 3 了解最大静摩擦力的概念 内容索引 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 物理生活与建模 功 过 各半的摩擦力 自主预习 一 滑动摩擦力1 定义 在滑动摩擦中 物体间产生的阻碍物体的作用力 叫做滑动摩擦力 2 方向 总是与物体相对滑动的方向 与它们的接触面 3 大小 滑动摩擦力f的大小跟垂直接触面的压力 正压力 fn成 4 公式 f 为动摩擦因数 它与相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度 填 有关 或 无关 相对滑动 相反 相切 正比 fn 有关 二 研究静摩擦力1 定义 当物体具有时 物体间产生的摩擦叫做静摩擦 这时产生的摩擦力叫做静摩擦力 2 方向 总与接触面 并与物体相对运动趋势的方向 3 最大静摩擦力定义 物体所受到的静摩擦力有一个最大限度 这个最大值叫做最大静摩擦力 相对滑动趋势 相切 相反 答案 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力 2 两个相对静止的物体之间一定有静摩擦力作用 3 摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同 4 物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比 答案 2 已知木箱重200n 木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0 2 当木箱在水平桌面上以10m s的速度运动时 木箱所受桌面的摩擦力大小为 n 当木箱以15m s的速度运动时 木箱所受摩擦力大小为 n 当在该木箱上放一相同的木箱 两箱一起以10m s的速度运动时 木箱所受桌面的摩擦力大小为 n 40 40 80 重点探究 一 滑动摩擦力 导学探究 1 按如图1所示实验装置做一做 用力拉动木板 使之在桌面上滑动 答案 1 木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系 答案相等 图1 2 在木块上添加重物 增大木块对木板的压力时 摩擦力如何变化 答案增大 3 在木板上铺一块较粗糙的毛巾 摩擦力如何变化 答案增大 答案 2 1 如图2所示 在光滑水平地面上 b的速度v2大于a的速度v1 画出a b所受滑动摩擦力的方向 a b接触面粗糙 答案 图2 答案如图所示 2 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗 答案 答案滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动 但与物体的运动方向可能相同 也可能相反 即滑动摩擦力可能是阻力 也可能是动力 知识深化 1 滑动摩擦力的产生条件 1 两物体直接接触且相互挤压 即有弹力 2 接触面粗糙 3 两物体间有相对运动 2 滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反 与物体的运动方向无直接关系 与物体的运动方向可能相同 也可能相反 3 滑动摩擦力的大小由公式f fn计算 也可以由二力平衡来求解 1 fn是两个相接触的物体间的正压力 它不一定等于重力 fn的大小可以与重力g大小相等 也可以不等 2 动摩擦因数 的大小由接触面的材料和接触面的粗糙程度决定 与fn无关 3 滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关 与物体间相对运动速度的大小无关 例1下列有关滑动摩擦力的说法中 正确的是a 有压力一定有滑动摩擦力b 有滑动摩擦力一定有压力c 滑动摩擦力方向一定与物体的运动方向相反d 只有运动物体才受滑动摩擦力解析产生滑动摩擦力的条件有三个 正压力 相互接触且挤压 接触面粗糙 发生相对滑动 缺一不可 由产生条件可知 a错误 b正确 滑动摩擦力方向与物体相对运动方向相反 c错误 滑动摩擦力发生于相对滑动的两物体之间 两个物体中可能有一个相对地面是静止的 故d错误 答案 解析 二 静摩擦力 导学探究 1 把木块放在水平桌面上 用弹簧测力计沿水平方向向右拉木块 如图3所示 图3 当测力计的示数为1n时 木块没有动 逐渐增大拉力到2n时 木块仍静止 继续增大拉力到4n时 木块开始移动 此时拉力突然变小到3 8n 此后木块匀速运动 拉力保持3 8n不变 木块受到拉力为1n时 有相对桌面运动的趋势但没有运动 说明什么呢 答案说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反 大小也为1n的力 这个力就是桌面对木块的静摩擦力 随着外力的增大 静摩擦力有什么变化 答案静摩擦力的大小随着外力的增大而增大 但有一个最大值 静摩擦力在哪里产生 沿什么方向 答案静摩擦力产生在相对静止但有相对运动趋势的相互接触的物体之间 静摩擦力的方向与接触面相切 与物体相对运动趋势的方向相反 答案 2 如图4所示 物体随倾斜传送带斜向上匀速运动 图4 写出物体所受静摩擦力的方向 答案静摩擦力方向沿传送带向上 只有静止的物体才受静摩擦力吗 答案不是 运动的物体也可能受静摩擦力 静摩擦力一定是阻力吗 答案不是 静摩擦力可能是阻力 也可能是动力 答案 知识深化 静摩擦力1 产生条件 1 两物体直接接触且相互挤压 即有弹力 2 接触面粗糙 3 两物体间有相对运动趋势 2 方向与相对运动趋势方向相反 与物体运动方向无直接关系 既可与运动方向相同 也可与运动方向相反或成某一夹角 3 大小 1 范围 0 f fmax 2 计算 物体匀速运动或静止时 根据二力平衡条件求解 3 静摩擦力大小与压力无关 最大静摩擦力与正压力成正比 例2关于静摩擦力的说法 正确的是a 两个相对静止的物体间一定有静摩擦力的作用b 受静摩擦力作用的物体一定是静止的c 物体间压力一定时 静摩擦力的大小可以变化 但有一个限度d 静摩擦力一定是阻力解析当两个物体有相对运动趋势时才有可能产生静摩擦力 a错 受静摩擦力作用的物体有可能是运动的 比如人正常走路时 受到的就是静摩擦力 b错 物体间压力一定时 静摩擦力的大小可以变化 但有一个限度 这个限度就是最大静摩擦力 c对 静摩擦力可能是阻力也可能是动力 d错 答案 解析 例3 多选 如图5所示 一质量为m的木块靠在粗糙的竖直墙壁上 且受到水平力f的作用 下列说法正确的是 答案 解析 a 若木块静止 则木块受到的静摩擦力大小等于mg 方向竖直向上b 若木块静止 当f增大时 木块受到的静摩擦力随之增大c 若木块静止 当f增大时 最大静摩擦力随之增大d 若开始时木块静止 当撤去f 木块沿墙壁下滑时 木块不受摩擦力作用 图5 解析若木块静止 则木块受到的静摩擦力与mg平衡 大小为mg 方向竖直向上 故a正确 b错误 最大静摩擦力与正压力成正比 故c正确 当撤去f时 墙壁与木块间无弹力 则木块不受摩擦力作用 故d正确 1 静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反 与运动方向可能相同 也可能相反 2 静摩擦力发生在相对静止的两物体之间 受静摩擦力作用的物体不一定是静止的 运动的物体也可能受静摩擦力作用 3 物体静止或匀速直线运动时 静摩擦力的大小可由平衡条件求得 三 摩擦力大小的计算 例4如图6所示 一重为40n的木块原来静止在水平桌面上 某瞬间在水平方向上同时受到两个方向相反的力f1 f2的作用 其中f1 13n f2 6n 已知木块与桌面间的动摩擦因数为0 2 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 求 图6 1 木块所受的摩擦力的大小和方向 答案7n水平向左 答案 解析 解析当木块运动时受到的滑动摩擦力为f fn g 0 2 40n 8n 故木块受到桌面的最大静摩擦力为8n 加上f1 f2后 f1和f2相当于一个方向向右的力f f1 f2 7n 由于f小于最大静摩擦力 故木块处于静止状态 则木块受到桌面静摩擦力的作用 大小为7n 方向水平向左 答案 解析 2 当将f1撤去时 木块受到的摩擦力的大小和方向 答案6n水平向右 解析将f1撤去后 由于f2小于最大静摩擦力 故木块仍然保持静止 由二力平衡知识知 木块受到的静摩擦力大小等于f2 即大小为6n 方向水平向右 3 若撤去的力不是f1而是f2 求木块受到的摩擦力的大小和方向 答案8n水平向左解析撤去f2后 由于f1大于最大静摩擦力 则木块受到的摩擦力为滑动摩擦力 大小为8n 方向水平向左 求解物体受到的摩擦力大小时 要先判断物体受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力 只有滑动摩擦力才能用f fn来计算 达标检测 1 2 3 1 对滑动摩擦力的理解 装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出 材料重心未离开台面 如图7所示 则在匀速拖出的过程中 答案 解析 4 图7 a 材料与平台之间的接触面积逐渐减小 摩擦力逐渐减小b 材料与平台之间的接触面积逐渐减小 拉力逐渐减小c 平台对材料的支持力逐渐减小 摩擦力逐渐减小d 材料与平台之间的动摩擦因数不变 支持力也不变 因而工人的拉力也不变 解析匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间 物体的重心在台面上 故物体对台面的压力不变 故物体受到的支持力不变 c错误 而在拉动过程中动摩擦因数不变 由f fn可知摩擦力是不变的 a错误 因为物体做匀速直线运动 摩擦力不变 所以工人的拉力是不变的 b错误 d正确 1 2 3 4 2 对静摩擦力的理解 关于静摩擦力与弹力的关系 下列说法正确的是a 有弹力一定有静摩擦力b 有静摩擦力一定有弹力c 弹力越大 静摩擦力越大d 静摩擦力越大 弹力一定越大解析静摩擦力的产生条件之一是接触面间有弹力 但还需另两个条件同时具备 即接触面粗糙和物体间存在相对运动趋势 才会有静摩擦力 所以说 有静摩擦力一定有弹力 但有弹力不一定有静摩擦力 a错 b对 静摩擦力大小与弹力大小无关 c d错 答案 解析 1 2 3 4 3 静摩擦力的大小 如图8所示 质量为m的木块放在粗糙的水平地面上 木块与地面间的动摩擦因数为0 5 水平推力f作用于木块上 但未把木块推动 则在选项图中反映木块受到的静摩擦力f随水平推力f变化的关系图线是 答案 解析 1 2 3 4 图8 解析推而未动 故摩擦力f f 所以a正确 4 滑动摩擦力的大小及计算 质量为3 0kg的空木箱 放置在水平地面上 沿水平方向施加拉力 当拉力f1 8 0n时 木箱静止 当拉力f2 10 3n时 木箱做匀速直线运动 求 g取9 8n kg 1 木箱与地面间的动摩擦因数 1 2 3 4 答案0 35 解析当拉力f2 10 3n时 木箱匀速运动 木箱水平方向受到拉力f2和滑动摩擦力f1 根据二力平衡条件有 f1 f2 10 3n木箱放在水平地面上 则有木箱对地面压力大小等于木箱的重力 即fn mg根据滑动摩擦力公式f fn 则木箱与地面间的动摩擦因数为 联立解得 0 35 答案 解析 2 木箱在8 0n的拉力作用下受到的摩擦力的大小 答案8 0n解析当拉力f1 8 0n时 木箱静止 木箱水平方向所受到的静摩擦力f2与f1是一对平衡力 则有 f2 f1 8 0n 3 木箱在12 0n水平拉力作用下 受到的摩擦力的大小 答案10 3n解析当拉力f3 12 0n时 木箱将在地面上滑动 此时木箱所受到的摩擦力为滑动摩擦力 由第 1 问可以知道 f3 f1 10 3n 1 2 3 4 答案 解析 功 过 各半的摩擦力 1 生活中的摩擦力摩擦力在我们的生活中无处不在 踢出去的足球会慢慢停下来 是由于受到摩擦力的作用 用力推一辆汽车 没有推动 也是由于摩擦力的作用 火车头对车厢的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力 传送带把货物运往高处的过程中 货物受到一个沿斜面向上的静摩擦力的作用 以阻碍货物向下滑的运动趋势 2 摩擦力的利与弊人走路要利用鞋底与地面间的摩擦 为了增大摩擦 鞋底上有凹凸不平的花纹 使接触面粗糙些 要使制动后的汽车快点停下来 就要利用轮胎与地面间的摩擦力 下雪天路滑 摩擦力小 刹车时不容易停住 因而发生交通事故 为了减少这类事故的发生 人们在轮胎上弄了凹凸不平的花纹 在下雪时还在马路上撒上灰渣 以增大摩擦 防止车子打滑 以上都是有益摩擦对人们的帮助 所以我们要合理利用并要想办法增大这些有益摩擦 事物都是一分为二的 有时候摩擦力也确实给我们增加了一些麻烦 如在现代汽车中 20 的功率要用来克服摩擦 飞机上的活塞式发动机因摩擦损耗的功率要占10 就是最先进的涡轮喷气发动机也要为克服摩擦损耗2 的功率 因此 减小这些摩擦所带来的损耗 是我们需要一直研究的问题 由以上可以看出 摩擦力可能是物体运动的阻力 也可能是物体运动的动力 上述足球运动过程中受到的摩擦力是足球运动的阻力 而传送带将货物运到高处的过程中 货物受到的摩擦力便是货物运动的动力 典题如图9所示 在平直公路上有一辆汽车 车厢中装有一木箱 试判断下列情况中 木箱所受摩擦力的方向 并说明摩擦力是动力还是阻力 1 汽车由静止加速运动时 木箱和车厢无相对滑动 答案木箱受到向前的静摩擦力 动力 解析木箱随汽车一起由静止加速运动时 假设二者的接触面是光滑的 木箱将相对于汽车向后滑动 实际上两者无相对滑动 说明木箱有相对汽车向后滑动的趋势 所以木箱受到向前的静摩擦力 是木箱运动的动力 答案 解析 图9 2 汽车刹车时 二者无相对滑动 答案木箱受到向后的静摩擦力 阻力解析汽车刹车时 速度减小 假设木箱与汽车的接触面是光滑的 则木箱将相对于汽车向前滑动 实际木箱没有滑动 说明有相对汽车向前滑动的